微型骨钉辅助上颌快速扩弓对下颌位置的影响

雷巧玲，何文丹，雷期音，熊培颖，王忠东

近年来，微型骨钉辅助上颌快速扩弓(miniscrew-assisted rapid palatal expansion，MARPE)成为矫治青春后期及成人上颌宽度不足的一种新方法，因其创伤小、扩弓效能确切，临床上逐渐被推广[1]。对错牙合畸形的治疗设计应从横向，矢状向及垂直向三个空间维度进行全局考量，上颌骨横向扩展，定会伴随矢状向及垂直向的牙性和骨性效应。传统上颌快速扩弓(rapid palatal expansion，RPE)矫正器如Hyrax和Hass，常借助磨牙或腭黏膜固位，横向扩展力量通常会造成上颌磨牙伸长以及腭平面顺时针旋转，进而导致下颌后下旋转[2]。既往关于MARPE临床效应的研究，多集中于对后牙及牙槽硬组织[3]、腭中缝宽度[4]及鼻上颌颧部[5]三维位置的影响，而关于MARPE对下颌三维空间位置影响的研究较少。颅颌面作为一个复合体，应了解到上下颌骨的相互影响，下颌骨作为颅面复合体中唯一可活动的骨骼，在正畸诊断设计和复诊监控中应始终重点关注下颌位置矢状向、垂直向及水平向变化。下颌相对颅上颌位置变化，会影响颅颌面复合体的整体协调性。因此，本研究探究MARPE治疗是否会引起下颌位置变化，以帮助正畸医生更准确把握MARPE的临床效应。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究为回顾性观察研究，设计遵循本单位伦理委员会制定的相关规定(批件号：NYSZYYEC20210026)，并获得患者知情同意。选取2019年7月—2022年3月本院收治的20例诊断为上颌宽度不足并采用了MARPE治疗的成人病例为研究对象。其中女性11例，男性9例；年龄19～27岁，平均年龄(22.35±2.68)岁；单侧后牙反牙合9例，双侧后牙反牙合6例，后牙无反牙合但诊断为上颌宽度不足者5例。纳入标准：成人；矢状向骨面型为Ⅰ类，ANB角0°～5°；接受MARPE治疗；口内检查上颌第一磨牙近中腭尖间宽度<下颌第一磨牙中央窝间宽度；CBCT诊断为上颌宽度不足(上颌基骨宽度-下颌基骨宽度<5 mm)[6]；双侧上颌第一磨牙无缺失或大面积缺损，可放置扩弓装置，牙周状况良好；快扩期间口内无其他矫正装置。排除标准：颅面部先天性畸形如唇腭裂；扩弓失败者(CBCT上显示腭中缝并未打开)。根据Lagravère等[7]的研究，设定测量容许误差1.5 mm，统计检验效能0.9，显著性水平0.05，计算出本研究最小样本量15例，参考类似研究[8-9]，最终纳入20例。

1.2 治疗方法

1.2.1 MARPE口内就位 骨性扩弓器(IIE-8型，浙江新亚医疗科技)放置在双侧上颌第一磨牙对应的腭中缝位置，通过支架与上颌第一磨牙带环连接。4 颗骨钉局麻下垂直植入于腭中缝两侧2 mm处，骨钉型号根据CBCT上硬腭骨质厚度选择，常规使用1.4 mm×11.0 mm或1.4 mm×13.0 mm(Bio Materials Korea Inc.，韩国)。植入完成后拍摄头颅部CBCT资料，确保钉体位置完全突破硬腭双侧骨皮质，同时两侧骨钉方向基本平行(图1)。

A：MARPE口内就位；B(CBCT矢状面观)、C(CBCT冠状面观)：所有骨钉均突破硬腭双侧骨皮质且方向基本平行

1.2.2 加力方法 植入后1周后开始加力，每天2转(0.133 mm/转)，每7 d复查1次，加力总时间不超过30 d，直至上颌第一磨牙腭尖与下颌第一磨牙颊尖对刃时停止，流动树脂包裹扩弓器螺簧，原位保持6个月以上。

1.2.3 获取测量资料 每例样本分别在治疗前(T0)，MAPRPE结束即刻(T1)，原位维持6个月后(T2)，拍摄头颅部锥形束CT(CBCT)(KaVa 3D eXam，KaVa公司，美国)，投照标准一致(120 kV峰值，37.10 mA，重建视野23 cm×17 cm，立体像素0.3 mm，曝光时间17.8 s)，拍摄时为牙尖交错位，将获取的影像数据保存为DICOM格式，导入Dolphin Imaging 11.8 软件进行分析。为确保所有时间点影像的可比性，需确保所有数据集使用一致的标准头位及测量参考平面。本研究利用稳定的解剖结构(眶下缘点、耳点、鼻根点)获得三个参考平面，矢状向参考平面为Frankfort平面(由双侧耳点及眶下缘点构成的平面)，冠状向参考平面为经耳点冠状平面(经过双侧耳点且与Frankfort平面垂直的平面)，水平向参考平面为正中矢状平面(经过鼻根点且与冠状面及横断面垂直的平面)。使用软件自带头位校准工具，将每个三维影像校准至标准头位[10]，具体方法为，调整头位使得头颅的横断面、冠状面及矢状面，分别与Frankfort平面、经耳点冠状平面及正中矢状面一致。在3D重建视图上根据下颌骨解剖形态初步确定标记点位置，然后在多平面重建视图(multiplanar reconstruction，MPR)下精细调整标记点位置，最终定位下颌5个标记点(左、右侧髁顶点，左、右侧下颌角点及颏下点；缩写分别为lCo，rCo，lGo，rGo，Me)，具体方法见图2。通过测量下颌各标记点相对三个参考平面(Frankfort平面、经耳点冠状平面及正中矢状面；分别记为AxP，CoP，SaP)的线距变化，代表下颌位置垂直向、前后向及水平向的变化(图3)。

A：rCo的定位方法，3D重建视图上为髁突最上点，冠状面观为髁突最上部中点，矢状面观为髁突后上部最高点，当3D、冠状面及矢状面的位置确定后，轴状面观的位置亦确定；B：rGo的定位方法，3D重建视图上为下颌角的后下点，通过下颌升支平面和下颌平面交角的分角线与下颌角的相交点来确定，冠状面观为下颌角下缘的中点，矢状面观为下颌角的后下点，轴状面观为下颌角最后点；C：Me的定位方法，3D重建视图上为颏部的最下点，冠状面观为颏部下缘的最下点，矢状面观为颏部的最下点，轴状面观为颏部最下部的中点；lCo及lGo的定位方法分别参考右侧同名点

1.3 测量指标和方法

分别获取每例样本治疗前(T0)，扩弓结束即刻(T1)及维持6个月后(T2)三个时间点，下颌骨5个标记点(lCo，rCo，lGo，rGo，Me)相对于三个参考平面(AxP，CoP，SaP)的线距，分别表示下颌骨垂直向、前后向及水平向的位置。具体测量项目定义见图3。

A：rCo-CoP，lCo-CoP，rGo-CoP，lGo-CoP，Me-CoP分别表示右侧、左侧髁顶点，右侧、左侧下颌角点及颏下点与冠状面的线距，代表了下颌前后向位置；B：rCo-AxP，lCo-AxP，rGo-AxP，lGo-AxP，Me-AxP分别表示右侧、左侧髁顶点，右侧、左侧下颌角点及颏下点与轴状面的线距，代表了下颌垂直向位置；C：Me-SaP表示颏下点与正中矢状面的线距，代表了下颌水平向位置

1.4 统计学分析

2 结 果

所有测量值的组内相关系数范围为0.931～0.993。重复测量方差分析结果显示：各标记点相对冠状面及横断面的测量中，颏下点及右侧下颌角点位置变化均差异有统计学意义(P<0.05)，双侧髁顶点及左侧下颌角点位置变化差异无统计学意义(P>0.05)；相对于正中矢状面的测量中，颏下点位置变化无统计学意义(P>0.05)。结果表明在T0、T1、T2三个时间点下颌骨位置在垂直向及矢状向有变化，而在水平向未见明显变化(见表1)。

表1 下颌骨三维位置变化：下颌标记点和三个参考平面间的线距变化Tab.1 Three dimensional position changes of mandible:The linear distance changes between mandibular landmarks relative to three reference planes mm

多重比较分析，颏下点在结束即刻(T0)相对于横断面(-1.46 mm)、冠状面(1.65 mm)的变化(见表1～2)，表明颏下点向后向下移位，随后在维持期(T1和T2)复发，表现为向上向前移位(-1.39 mm，0.94 mm；P均<0.05)，最终位置(T2)与治疗前位置(T0)差异无统计学意义(P>0.05)。右侧下颌角点也呈现与颏下点类似变化(见表2)。

表2 下颌骨矢状向、垂直向位置在三个时间点间(T0、T1、T2)的多重比较Tab.2 Multiple comparison of three times points′ (T0，T1，T2) mandibular position in sagittal and vertical directions mm

3 讨 论

本研究表明，下颌位置在MARPE结束即刻前后向及垂直向变化显著：前后向表现为右侧下颌角点和颏下点与冠状面的线距均减少，垂直向表现为右侧下颌角点和颏下点与横断面的线距均增加。下颌骨前后结构的垂直及矢状向变化的差异(颏部较下颌角变化更为显著)相互验证了下颌出现了向后下方向的顺时针旋转。而在维持期内，颏部向前移动1.39 mm，向上移动0.94 mm，表明下颌位置在前后向及垂直向有复发趋势。根据维持6个月后的数据，下颌三维位置接近治疗前(P均>0.05)。即下颌位置出现短暂性地向后下移位，最终恢复至初始位置。

该变化产生的原因，可能在于以下方面。下颌骨通过牙列咬合接触与颅上颌建立相对位置关系，磨牙倾斜度及垂直向位置变化，是直接引起下颌位置变化的关键因素之一。本研究采用了与Cantarella等[5，10]，Moon等[11]及 Li等[12]类似设计的MARPE，骨钉与扩弓器钉管存在间隙，两者并非刚性连结。在扩弓早期腭中缝并未被打开时，扩弓应力被直接加载在磨牙上，从而导致了磨牙的倾斜移位、早接触点产生，磨牙倾斜度在扩弓结束即刻最为显著，然而在维持期内，颊倾磨牙复发至接近直立。本研究中左、右侧上颌第一磨牙倾斜度平均值在结束即刻分别增加2.68°及4.23°而在维持6个月后左、右侧上颌第一磨牙颊倾度平均值分别增加1.05°及0.53°，与现有关于MARPE维持6个月后的磨牙颊倾度报道数值0°～3°一致[13-15]，相较于传统RPE(>10°)非常轻微，这可能是维持期后下颌位置恢复到初始位置的原因。

此外本研究中双侧上颌第一磨牙倾斜度变化不一致(右侧较左侧出现更显著的颊倾)，进而可能引起下颌骨的双侧结构在三维空间发生不同的位置变化。这可能是本研究中仅观察到右侧下颌角点在垂直向及矢状向位移有统计学意义，而左侧下颌角点位置变化无统计学意义的原因。

目前关于MARPE对下颌垂直向及矢状向位置影响的临床研究并不多。Song等[16]揭示MARPE后即刻颧骨上颌复合体在垂直向及矢状向出现前下移位，下颌顺时针旋转(SNB减小)，与本研究阶段结果一致；关于MARPE长期效应(>6个月)的研究中，Ylmaz等[17]通过对侧位片和模型测量，An等[9]通过对正侧位片分析，Lagravère等[8]在CBCT影像检测颏孔标记点位置变化，以上研究共同表明MARPE维持期后的下颌位置不变。本研究利用CBCT测量下颌5个标记点的三维空间位置变化，测量方法上更加全面准确，结论与以上研究一致。McNamara[18]，Baratieri等[19]观察到骨性Ⅱ类错牙合畸形在扩弓后下颌位置自发前移，而本研究样本为骨性Ⅰ类错牙合，治疗前下颌位置存在功能性后缩的可能小[20]，因此治疗后下颌位置未出现前后向变化。

MARPE是否能改善下颌位置对称性是水平向效应方面主要关注的问题，本研究测量了颏下点与正中矢状面线距变化：若线距变小，则下颌位置更居中、水平向位置对称性改善；反之若线距变大，则下颌位置更偏离正中、对称性变差。因髁突及下颌角为双侧结构，术前样本左右侧反牙合类型不均质，按左右侧分组意义不大，因此本研究并未测量髁突及下颌角水平向位移量。研究结果表明，颏下点位置在结束即刻及维持期并未发现明显水平向位移，可能原因有以下两方面：单侧后牙反牙合患者治疗前髁突位置不对称，可能存在功能性偏移[21]，解除后牙反牙合后可有利于改善下颌位置的对称性[22-23]，而本研究样本中包括了单侧反牙合(45%)和非单侧反牙合(双侧反牙合及无反牙合，55%)，后者扩弓治疗后下颌位置水平向移位并不明显[19]。此外另一个不可忽视的原因是受颅面骨骼的初始对称性以及单/双侧反颌模式、腭中缝及其周围骨骼的不同骨密度、骨钉的稳定性等因素影响，MARPE扩张上颌骨普遍存在横向不对称性[24-25]，直接导致扩弓后咬合变化存在显著的个体差异，因而下颌水平向移位方向具有不可预测性。针对以上相关影响因素，未来需进行更详细的分组研究。

最后，应了解到不同的MARPE设计(是否与磨牙连接、骨钉数目/植入位置、单双层骨皮质支抗类型等)，加力方法(频率及总量)及加力的时机(青少年或成人)会产生不同的力学效应[11-12]。本研究结论适用前提是特定的加力装置、研究对象和加力方法，未来需对不同设计的骨性扩弓器进行更深入的研究。

综上所述，MARPE在治疗骨性Ⅰ类上颌宽度不足错牙合畸形时，引起下颌发生短暂的后下旋转，长期效果评估未显示明显的前后向、垂直向和水平向位置变化。未来可对不同垂直骨面型(骨性Ⅱ类Ⅲ类错牙合)及不同反牙合类型(单侧/双侧反牙合/无反牙合)进行分组研究，可以应用颅颌面的三维重建数据直接进行重叠分析，以更深入地探究MARPE对下颌位置的影响。